昇降式曝気循環装置
【課題】空気噴出手段である散気管を１本のロープで水中に垂れ下がらせる構造であっても、散気管の横揺れを効果的に抑制できるようにした昇降式曝気循環装置を提供する。
【解決手段】水上に浮かぶ台船１と、この台船１上に設置された昇降機４と、この昇降機４の昇降用ロープ５で水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管６とを備えている。散気管６に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープ７と、台船１上に設置されて各振れ止め用ロープ７を水中に折り返す転向部材８と、各振れ止め用ロープ７の他端部に連結されたカウンターウェイト９とを備えている。
【解決手段】水上に浮かぶ台船１と、この台船１上に設置された昇降機４と、この昇降機４の昇降用ロープ５で水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管６とを備えている。散気管６に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープ７と、台船１上に設置されて各振れ止め用ロープ７を水中に折り返す転向部材８と、各振れ止め用ロープ７の他端部に連結されたカウンターウェイト９とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降式曝気循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水上に浮かぶ台船から水中に昇降可能に垂れ下がらせた空気噴出手段（散気管）を備えた湖沼等の浄化装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この浄化装置では、台船上の空気管昇降装置で回動管を回動させるとともに、この回動管に、空気噴出手段を取付けた下垂管を回動自在に連結して、回動管の回動で空気噴出手段の深さを変えるようにしている。また、ケーブルの巻き取り・巻き戻しで、空気管とともに空気噴出手段の深さを変えるようにしたものもある。
【０００４】
ところで、回動管と下垂管で空気噴出手段の深さを変える技術、あるいはケーブルと空気管で空気噴出手段の深さを変える技術は、いずれも管長さに構造的な限界があることから、空気噴出手段の深さ位置にも限界がある。
【０００５】
そのため、台船上の昇降機（ウィンチ）の１本のロープに空気噴出手段を連結して、ロープの巻き取り・巻き戻しで空気噴出手段の深さを自由に変えるようにすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３６６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、空気噴出手段は、１本のロープで水中に垂れ下がらせるだけであるから、水流や波浪等による振動の影響で空気噴出手段が不安定に横揺れするので、空気噴出手段から安定した曝気循環流を発生させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、空気噴出手段である散気管を１本のロープで水中に垂れ下がらせる構造であっても、散気管の横揺れを効果的に抑制できるようにした昇降式曝気循環装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、水上に浮かぶ台船と、この台船上に設置された昇降機と、この昇降機の昇降用ロープで水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管とを備えた昇降式曝気循環装置において、前記散気管に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープと、台船上に設置されて各振れ止め用ロープを水中に折り返す転向部材と、各振れ止め用ロープの他端部に連結されたカウンターウェイトとを備えていることを特徴とする昇降式曝気循環装置を提供するものである。
【００１０】
請求項２のように、前記散気管に、浮き上がり防止用ウェイトが設けられている構成とすることができる。
【００１１】
請求項３のように、前記散気管は、昇降機の昇降用ロープで水中から台船の上方に持ち上げ可能であり、台船の上に、持ち上げられた散気管を持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材が設けられている構成とすることができる。
【００１２】
請求項４のように、前記係止部材は、散気管の略中心部分を係止するフック部材である構成とすることができる。
【００１３】
請求項５のように、前記係止部材は、散気管の周辺部分を載せて係止する複数の載せ部材である構成とすることができる。
【００１４】
請求項６のように、前記散気管の下部に、振れ止め部材が取付けられている構成とすることができる。
【００１５】
請求項７のように、前記振れ止め部材は、略等角度間隔で少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有する構成とすることができる。
【００１６】
請求項８のように、前記振れ止め部材の下部に、前記浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトが連結されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、散気管の複数箇所に振れ止め用ロープの一端部を連結し、各振れ止め用ロープは、台船上の転向部材で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイトを連結したものである。
【００１８】
したがって、カウンターウェイトを付けた振れ止め用ロープで散気管を複数方向から略均等に引っ張ることで、散気管が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが抑制されるようになる。この結果、散気管から安定した曝気循環流を発生させることができる。
【００１９】
請求項２によれば、散気管には、散気用空気が供給されるので浮力が発生することから、浮き上がり防止用ウェイトを設けることで、散気管の浮き上がりを防止することができる。なお、散気管自体の重量を増加させて浮き上がりを防止できれば、浮き上がり防止用ウェイトを不要とすることが可能である。
【００２０】
請求項３によれば、散気管を台船の上方に持ち上げて、係止部材で持ち上げ位置に一時係止できるから、散気管の保守点検が台船の上で容易に行えるようになる。また、散気管は係止部材で持ち上げ位置に一時係止されるから、散気管の点検中に、昇降機にブレーキをかける必要もなくなる。さらに、散気管から昇降用ロープを取り外すこともできるから、昇降用ロープや昇降機の保守点検や交換等も安全かつ容易に行えるようになる。
【００２１】
請求項４によれば、係止部材をフック部材とすれば、散気管の略中心部分１箇所で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が簡単かつ迅速に行えるようになる。
【００２２】
請求項５によれば、係止部材を複数の載せ部材とすれば、散気管を載せて安定した状態で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が簡単かつ迅速に行えるようになる。
【００２３】
請求項６によれば、振れ止め用ロープで散気管を引っ張る構成に加えて、散気管の下部に振れ止め部材を取付けたから、この振れ止め部材が大きな抵抗となって、散気管が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが、より抑制されるようになる。
【００２４】
また、散気管の横揺れが抑制されるから、振れ止め用ロープにブレーキをかける必要がなくなるので、振れ止め用ロープの電磁ブレーキ（電気品）を廃止できる。そのため、電気品である台船の電気品は昇降機（ウィンチ）だけとなるから、ソーラ発電や風力発電（またはこれらの組み合わせ）のようなクリーンエネルギーを台船に搭載することが可能となる。この場合、昇降機はリモコンで遠隔操作可能であるから、電気供給用ケーブルの敷設のための手間とコストが不要となり、長いケーブルに起因する電気品の誤作動の発生もなくなる。
【００２５】
請求項７によれば、振れ止め部材に少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有すれば、あらゆる方向からの水流や振動であっても横揺れを抑制することができる。また、構造はきわめて簡単でコスト安であり、故障も無く、既存の装置にも僅かに改造するだけで適用することができる。
【００２６】
請求項８によれば、振れ止め部材に、浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトを連結することで、特に運転初期の振れの発生も効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第１実施形態の昇降式曝気循環装置の全体側面図である。
【図２】図１の台船であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】第１実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。
【図４】フック部材を備えた第１実施形態の昇降式曝気循環装置であり、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は被係止部材部分の拡大図である。
【図５】係止用ロープを付けた散気管の側面図である。
【図６】載せ部材を備えた第１実施形態の昇降式曝気循環装置であり、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図７】図６の載せ部材であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の昇降式曝気循環装置の要部側面図である。
【図９】散気管であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面側面図である。
【図１０】（ａ）は実験１の実験装置の略画図、（ｂ）は実験１のカウンターウェイトの重量と散気管の振れ幅との関係を示すグラフ、（ｃ）は実験１のカウンターウェイトの重量と散気管の振れ停止時間との関係を示すグラフである。
【図１１】実験２の実験装置の略画図である。
【図１２】（ａ）は実験２の各タイプにおける散気管の振れ幅の関係を示すグラフ、（ｂ）は実験２の各タイプにおける散気管の振れ停止時間の関係を示すグラフ、（ｃ）は実験２の各タイプにおける散気管の到達時間の関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ振れ止め羽根部の変形例の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１実施形態の昇降式曝気循環装置の全体側面図である。図２は、図１の台船であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図３は、第１実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、平面視で略正三角状の台船１を設け、この台船１を頂点部分の下部にそれぞれ取付けたフロート２で水上に浮かばせるようにしている。
【００３０】
台船１の中央部分に略六角形の穴１ａを形成し、台船１の上には、穴１ａの真上に位置するフレーム状の骨組み体である構造体３を構築している。また、台船１の上の周囲には、台船１上の作業者のための安全柵３２を設けている。
【００３１】
台船１の上には、昇降機（ウィンチ）４を設置して、この昇降機４の昇降用ロープ５で構造体３の上位置のシーブ３ａを介して散気管６を吊り下げ、この散気管６を穴１ａから水中に昇降可能に垂れ下がらせている。
【００３２】
散気管６は、図９（ａ）（ｂ）に詳細に示すように、中空のパイプをリング状に丸めて、その上部に多数の散気孔６ａを円周上略等角度間隔で形成したものである。また、散気管６の中央部には中空ボックス１５が設けられ、この中空ボックス１５と散気管６とが円周上３等分位置のパイプ１６で連結されている。
【００３３】
中空ボックス１５の上部には、昇降機４の昇降用ロープ５の下端部を連結する連結金具１５ａが着脱可能に取付けられるとともに、散気管６の外周部には、パイプ１６の連結位置に対応して、後述する振れ止め用ロープ７の一端部を連結する連結金具６ｂが取付けられている。
【００３４】
中空ボックス１５の下部には、中空パイプ１５ｂが連結され、この中空パイプ１５ｂの内部には、中空ボックス１５に空気を導入する導入パイプ１５ｃが連結されている。この導入パイプ１５ｃには、陸上の管理棟１１（図１参照）からの空気供給チューブ１７が接続されている。なお、第１実施形態では、図９で示した中空パイプ１５ｂと導入パイプ１５ｃとの間の空間に、散気管６の浮き上がり防止用ウェイト３３が収納されている。また、第１実施形態では、図９に図示されている振れ止め部材１８（後述）は特に設ける必要はない。
【００３５】
そして、昇降機４による昇降用ロープ５の巻き取り・巻き戻しによって、散気管６の水中での深度を自由に変更する一方、散気管６を穴１ａから台船１の上方に持ち上げることにより（図３の二点鎖線ａ参照）、保守点検等が行えるようにしている。なお、散気管６を台船１の上方に持ち上げて一時係止する構造については後で説明する。
【００３６】
この散気管６は、１本の昇降用ロープ５で水中に垂れ下がらせるだけであると、水流の影響で散気管６が不安定に横揺れするので、散気管６から安定した曝気循環流を発生させることができない。
【００３７】
そこで、散気管６に、略等角度間隔（本例では１２０°）の三箇所の位置に振れ止め用ロープ７の一端部を連結するとともに、各振れ止め用ロープ７は、台船上のシーブ（転向部材）８で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結している。
【００３８】
そして、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で三方向から散気管６を均等に引っ張ることで、散気管６が水流の影響で横揺れしないようにしている。なお、振れ止め用ロープ７に代えて振れ止め用チェーンを用いることができ、この場合には、シーブ８に代えてスプロケットホイール（転向部材）を用いることになる。
【００３９】
第１実施形態は、散気管６の複数箇所に振れ止め用ロープ７の一端部を連結し、各振れ止め用ロープ７は、台船１上のシーブ８で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結したものである。
【００４０】
したがって、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を複数方向から略均等に引っ張ることで、散気管６が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが抑制されるようになる。この結果、散気管６から安定した曝気循環流を発生させることができる。
【００４１】
なお、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を引っ張るのは、振れ止め用ロープ７を散気管６の昇降に追従させる必要があるためである。なおまた、昇降用ロープ５は、必ずしもロープに限らず、チェーンのような牽引具であってもよい。
【００４２】
また、散気管６には、散気用空気が供給されるので浮力が発生することから、浮き上がり防止用ウェイト３３を設けることで、散気管６の浮き上がりを防止することができる。なお、散気管６自体の重量を増加させて浮き上がりを防止できれば、浮き上がり防止用ウェイト３３を不要とすることが可能である。
【００４３】
次に、散気管６を台船１の上方に持ち上げて一時係止する構造について説明する。図４，５は、揺動式フック部材（係止部材）３４の実施形態、図６，７は、回転式載せ部材（係止部材）３５の実施形態である。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、台船１の上の構造体３には、昇降機４の昇降用ロープ５で水中から台船１の上方に持ち上げられた散気管６の略中心部分を係止して、持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材であるフック部材３４が設けられている。
【００４５】
具体的には、散気管６の略中心部分である中空ボックス１５の上部には、図４（ｃ）のように、逆Ｕ字状の被係止部材３６が固定され、この被係止部材３６の上部に、昇降機４の昇降用ロープ５の下端部を連結する連結金具１５ａが取付けられている。
【００４６】
また、構造体３には、散気管６の被係止部材３６を係止するフック部材３４が支軸３７で左右揺動可能に取付けられている。
【００４７】
フック部材３４は、常時は、二点鎖線で示す位置に揺動された状態で、係止ピン３８（図５参照）で保持されることにより、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際の邪魔にならないようにしている。
【００４８】
そして、散気管６が台船１の上方に持ち上げられた後、係止ピン３８による仮係止を解除して、フック部材３４を実線の位置に揺動させて、フック部材３４で散気管６の被係止部材３６を係止する。これにより、散気管６は持ち上げ位置に一時係止されるようになる。
【００４９】
このように、散気管６を台船１の上方に持ち上げて、フック部材３４で持ち上げ位置に一時係止できるから、散気管６の保守点検が台船１の上で容易に行えるようになる。
【００５０】
また、散気管６はフック部材３４で持ち上げ位置に一時係止されるから、散気管６の点検中に、昇降機４にブレーキをかける必要もなくなる。さらに、散気管６の連結金具１５ａから昇降用ロープ５の下端部を取り外すこともできるから、昇降用ロープ５や昇降機４の保守点検や交換等も安全かつ容易に行えるようになる。
【００５１】
因みに、散気管６を持ち上げ位置に一時係止するフック部材３４が無い場合には、浮き上がり防止用ウェイト３３を含めて約３５０Ｋｇ（後述）も有る散気管６を、持ち上げ位置から手動で横方向に押して揺動（スイング）させ、構造体３にロープで縛りつける等の非効率的な作業をすることで、持ち上げ位置に一時係止することが想定されていた。この点で、散気管６が不安定な状態での保守点検作業等が無くなるから、安全性が大幅に改善されるようになる。
【００５２】
また、係止部材をフック部材３４とすれば、散気管６の略中心部分１箇所で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が安全かつ簡単かつ迅速に行えるようになる。なお、フック部材３４は、揺動式に限るものではない。
【００５３】
図４では、散気管６の中空ボックス１５の上部に被係止部材３６を設けたが、図５に示すように、散気管６に３本の係止用ロープ３９の一端部を略等角度間隔（例えば１２０°）で連結し、この係止用ロープ３９の他端部を束ねる部分に被係止部材３６を設けることもできる。
【００５４】
図４および図５では、係止部材としてフック部材３４を用いたが、図６および図７に示すように、回転式載せ部材３５を用いることができる。
【００５５】
台船１の上の構造体３には、昇降機４の昇降用ロープ５で水中から台船１の上方に持ち上げられた散気管６の周辺部分を載せて係止して、持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材である複数の載せ部材３５が設けられている。
【００５６】
具体的には、散気管６は、構造体３から一部がはみ出した状態で持ち上げ位置に持ち上げられるようになっている。そのため、はみ出した部分では、構造体３の左右の２箇所のブラケット４０に、散気管６の周辺部分を載せて係止する、ストレート状の載せ部材３５（Ａ）が支軸４１でそれぞれ上下揺動可能に取付けられている。また、はみ出さない部分では、構造体３の１箇所のブラケット４０に、散気管６の周辺部分を載せて係止する、逆く字状の載せ部材３５（Ｂ）が支軸４１で上下揺動可能に取付けられている。
【００５７】
各載せ部材３５（Ａ，Ｂ）は、常時は、二点鎖線で示す位置に回転された状態で保持されることにより、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際の邪魔にならないようにしている。
【００５８】
そして、散気管６が台船１の上方に持ち上げられた後〔図６（ｂ）、図７（ｂ）の各二点鎖線ｆ参照〕、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を実線の位置に下向き回転させて、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）に散気管６の周辺部分を載せることで係止する。これにより、散気管６は持ち上げ位置に一時係止されるようになる。
【００５９】
なお、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる前に、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を予め実線の位置に回転させておくこともできる。この場合には、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際に、散気管６の周辺部分に当接することで、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）が僅かに上向きに回転され、散気管６の周辺部分から外れると、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）が自重で下向きに回転するようになる。これにより、散気管６を台船１の上方に持ち上げた状態で、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を下向き回転させる手間を省くことができる。
【００６０】
このように、散気管６を台船１の上方に持ち上げて、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）で持ち上げ位置に一時係止できるから、前述のフック部材３４と同様に、散気管６の保守点検が台船１の上で容易に行えるようになる等の効果を得ることができる。
【００６１】
また、係止部材を複数の載せ部材３５（Ａ，Ｂ）とすれば、散気管６を載せて安定した状態で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が安全かつ迅速に行えるようになる。なお、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）は、回転式に限るものではない。
【００６２】
図８は、第２実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。第１実施形態では、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で三方向から散気管６を引っ張ることで、散気管６の横揺れを抑制するようにしたものである。
【００６３】
ここで、散気管６の横揺れをより確実に抑制するために、シーブ８に電磁ブレーキ１３〔図２（ｂ）参照〕をそれぞれ連結することが考えられる。そして、散気管６の昇降時は電磁ブレーキ１３をオフし、散気管６の停止時は電磁ブレーキ１３をオンすることで、振れ止め用ロープ７にブレーキをかけるものである。
【００６４】
ところで、図１のように、台船１に昇降機４、３台の電磁ブレーキ１３、盤類等の電気品を設置する場合、電気品に電気供給のため、アンカーロープ１４とアンカー１２で固定した台船１に対して、ケーブル１０を陸上の管理棟１１から敷設することになる。
【００６５】
ところが、ケーブル１０を敷設する場合、手間とコストがかかるうえ、ケーブル長が長くなると、ケーブル自体がコンデンサ状態となって電気品の誤作動が発生しやすいので、これらを改善する必要がある。また、台船１上に設置した電気品は、容易に点検できないことから、出来る限り、電気品を減少させる方が望ましいので、これらも改善する必要がある。
【００６６】
そこで、図８および図９の第２実施形態のように、散気管６の下部に、中空パイプ１５ｂに跨って、平面視で円周上６等分位置に、６枚の矩形状振れ止め羽根部１８ａを有する振れ止め部材（振れ止め板）１８を溶接等で取付ける。この振れ止め羽根部１８ａは、略等角度間隔で少なくとも３枚以上あれば良い。
【００６７】
また、振れ止め部材１８の下部に、ロープ若しくはチェーン１９ａで浮き上がり防止用ウェイト３３を兼ねる振れ抑制用ウェイト１９を連結することもできる。この場合には、図８に二点鎖線で示すように、導入パイプ１５ｃの途中に空気供給チューブ１７を接続すればよい。また、振れ抑制用ウェイト１９は、振れ止め部材１８の中央下部の１箇所に限らず、各振れ止め羽根部１８ａの下部に均等な重さで連結することもできる。
【００６８】
実機では、散気管６の重量は約２００Ｋｇ、振れ抑制用ウェイト１９の重量は約１５０Ｋｇ、カウンターウェイト９の重量は１個当たり約５０Ｋｇ（３個の合計１５０Ｋｇ）とする。また、振れ抑制用ウェイト１９を連結していないタイプでは、浮き上がり防止用ウェイト３３を含めた散気管６の重量は約３５０Ｋｇとする。
【００６９】
次に、散気管６の重量や振れ止め部材１８付きの形状を決定するために行った実証実験を説明する。
【００７０】
図１０は〔実験１〕である。〔実験１〕では、散気管６とカウンターウェイト９の重量比を決定するための実験を行った。
【００７１】
実験装置としては、図１０（ａ）のように、散気管６を天井２６から２ｍ下の水槽２７の水中に昇降用ロープ５で吊り下げた。また、散気管６に３本の振れ止め用ロープ７の一端部を連結し、各振れ止め用ロープ７は、天井２６のシーブ８で折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結した。
【００７２】
そして、散気管６を中立位置から５０ｃｍ（０．５ｍ）だけ強制的に移動させ（符号ｃ参照）、そこで離した場合の中立位置からの振れ幅Ｗの寸法および中立位置で停止するまでの時間を測定した。
【００７３】
なお、実験装置では、スケールは実機の１／１０としたことから、重量比は実機の１／１０００で行った。
【００７４】
図１０（ｂ）は、カウンターウェイト９の重量と散気管６の振れ幅との関係を示すグラフ、図１０（ｃ）は、カウンターウェイト９の重量と散気管６の振れ停止時間との関係を示すグラフである。
【００７５】
図１０（ｂ）のように、散気管６の振れ幅は、カウンターウェイト９の重量を大きくするほど、振れ幅が抑制されることが分かった。
【００７６】
図１０（ｃ）のように、散気管６の停止時間は、０．０５Ｋｇ（実機では５０Ｋｇ／１個…３個合計１５０ｋｇ）を超えると、停止までに時間がかかることが分かった。これは、カウンターウェイト９の重量が増えることで、これと比較すれば散気管６の重量が軽くなったことになるので、散気管６の安定性が減少したものと考えられる。
【００７７】
この結果、散気管６の重量０．３５Ｋｇ（実機では３５０Ｋｇ）に対して、カウンターウェイト９の重量は０．０５Ｋｇ（実機では５０Ｋｇ／１個…３個合計１５０ｋｇ）が最適である。
【００７８】
図１１および図１２は〔実験２〕である。〔実験２〕では、散気管６の振れ抑制用ウェイト１９の効果を把握するため、図１および図２の第１実施形態との比較受験を行った。
【００７９】
実験装置としては、図１０（ａ）に加えて、散気管６の側面にロープ２８の一端部を連結し、水槽２７内と天井２６のシーブ２９ａ，２９ｂで折り返して、その他端部にウェイト３０を連結した。
【００８０】
散気管６は、第１実施形態と同じ方式で電磁ブレーキ付きのものをタイプＡとし、電磁ブレーキ無しのものをタイプＢとした。
【００８１】
第２実施形態の内、振れ止め部材１８付き散気管６をタイプＣとし、振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９付き散気管６をタイプＤとした。
【００８２】
そして、〔実験１〕と同様に、散気管６を中立位置から５０ｃｍ（０．５ｍ）だけ強制的に移動させ（符号ｃ参照）、そこで離した場合の中立位置からの振れ幅Ｗの寸法および中立位置で停止するまでの時間を測定した。
【００８３】
また、散気管６を矢印ｄの方向にウェイト３０（０．０５Ｋｇ…実機では５０Ｋｇ）で引っ張り、２０ｃｍまでの到達時間を計測した。
【００８４】
図１２（ａ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の振れ幅の関係を示すグラフ、図１２（ｂ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の振れ停止時間の関係を示すグラフ、図１２（ｃ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の到達時間の関係を示すグラフである。
【００８５】
図１２（ａ）のように、散気管６の振れ幅は、タイプＡ，Ｂが大きく、タイプＣ，Ｄはいずれも振れ幅が抑制されることが分かった。
【００８６】
図１２（ｂ）のように、散気管６の停止時間は、タイプＡ，Ｂが長く、タイプＣ，Ｄはいずれも短いことが分かった。
【００８７】
図１２（ｃ）のように、散気管６の到達時間は、タイプＡ，Ｂが短く、タイプＣ，Ｄはいずれも長いことが分かった。これは、タイプＣでは振れ止め部材１８の影響、タイプＤでは振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９の影響で移動抵抗が大きくなっていることが分かった。すなわち、移動抵抗が大きいことは、散気管６が移動しにくい、つまり、横揺れしにくいことを意味している。
【００８８】
この結果、第２実施形態の内、振れ止め部材１８付き散気管６のタイプＣと、振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９付き散気管６をタイプＤのいずれであっても横揺れしにくいことになる。
【００８９】
第２実施形態の昇降式曝気循環装置であれば、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を引っ張る構成に加えて、散気管６の下部に振れ止め部材１８を取付けたから、この振れ止め部材１８の各振れ止め羽根部１８ａが大きな抵抗となって、散気管６が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが、より抑制されるようになる。
【００９０】
また、散気管６の横揺れが抑制されるから、振れ止め用ロープ７にブレーキをかける必要がなくなるので、振れ止め用ロープ７の電磁ブレーキ（電気品）１３を廃止できる。そのため、電気品である台船１の電気品は昇降機（ウィンチ）４だけとなるから、この電源として、図８のように、ソーラ発電パネル３１Ａや風力発電機３１Ｂ、またはこれらの組み合わせのようなクリーンエネルギーを台船１に搭載することが可能となる。この場合、昇降機４はリモコンで遠隔操作可能であるから、電気供給用ケーブルの敷設のための手間とコストが不要となり、長いケーブルに起因する電気品の誤作動の発生もなくなる。
【００９１】
また、振れ止め部材１８に少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部１８ａを有すれば、あらゆる方向からの水流や振動であっても横揺れを抑制することができる。また、構造はきわめて簡単でコスト安であり、故障も無く、既存の装置にも僅かに改造するだけで適用することができる。
【００９２】
さらに、振れ止め部材１８の下部に振れ抑制用ウェイト１９を連結することで、特に運転初期の振れの発生も効果的に防止することができる。
【００９３】
第２実施形態では、振れ止め部材１８として、振れ止め羽根部１８ａを有する振れ止め板の構成であったが、大きな抵抗が得られる構成であれば、振れ止め板に限られるものではなく、それ以外の構成でもよいことは言うまでもない。
【００９４】
また、第２実施形態の振れ止め羽根部１８ａは、矩形状であったが、例えば図１３（ｂ）のような三角形状、図１３（ｃ）のような逆三角形状であってもよい。このようにすれば、矩形状と比べて、水の抵抗を半減させることができる。
【００９５】
さらに、振れ止め羽根部１８ａには、図１３（ａ）のように、水を通して抵抗を調整するための多数の貫通孔１８ｃが形成されていてもよい。この貫通孔１８ｃの個数の増減で水の抵抗を調整することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 台船
２ フロート
３ 構造体
４ 昇降機
５ 昇降用ロープ
６ 散気管
７ 振れ止め用ロープ
８ シーブ（転向部材）
９ カウンターウェイト
１８ 振れ止め部材
１８ａ 振れ止め羽根部
１９ 振れ抑制用ウェイト
３３ 浮き上がり防止用ウェイト
３４ フック部材（係止部材）
３５ 載せ部材（係止部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇降式曝気循環装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水上に浮かぶ台船から水中に昇降可能に垂れ下がらせた空気噴出手段（散気管）を備えた湖沼等の浄化装置がある（特許文献１参照）。
【０００３】
この浄化装置では、台船上の空気管昇降装置で回動管を回動させるとともに、この回動管に、空気噴出手段を取付けた下垂管を回動自在に連結して、回動管の回動で空気噴出手段の深さを変えるようにしている。また、ケーブルの巻き取り・巻き戻しで、空気管とともに空気噴出手段の深さを変えるようにしたものもある。
【０００４】
ところで、回動管と下垂管で空気噴出手段の深さを変える技術、あるいはケーブルと空気管で空気噴出手段の深さを変える技術は、いずれも管長さに構造的な限界があることから、空気噴出手段の深さ位置にも限界がある。
【０００５】
そのため、台船上の昇降機（ウィンチ）の１本のロープに空気噴出手段を連結して、ロープの巻き取り・巻き戻しで空気噴出手段の深さを自由に変えるようにすることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１３６６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、空気噴出手段は、１本のロープで水中に垂れ下がらせるだけであるから、水流や波浪等による振動の影響で空気噴出手段が不安定に横揺れするので、空気噴出手段から安定した曝気循環流を発生させることができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記問題を解消するためになされたもので、空気噴出手段である散気管を１本のロープで水中に垂れ下がらせる構造であっても、散気管の横揺れを効果的に抑制できるようにした昇降式曝気循環装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、水上に浮かぶ台船と、この台船上に設置された昇降機と、この昇降機の昇降用ロープで水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管とを備えた昇降式曝気循環装置において、前記散気管に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープと、台船上に設置されて各振れ止め用ロープを水中に折り返す転向部材と、各振れ止め用ロープの他端部に連結されたカウンターウェイトとを備えていることを特徴とする昇降式曝気循環装置を提供するものである。
【００１０】
請求項２のように、前記散気管に、浮き上がり防止用ウェイトが設けられている構成とすることができる。
【００１１】
請求項３のように、前記散気管は、昇降機の昇降用ロープで水中から台船の上方に持ち上げ可能であり、台船の上に、持ち上げられた散気管を持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材が設けられている構成とすることができる。
【００１２】
請求項４のように、前記係止部材は、散気管の略中心部分を係止するフック部材である構成とすることができる。
【００１３】
請求項５のように、前記係止部材は、散気管の周辺部分を載せて係止する複数の載せ部材である構成とすることができる。
【００１４】
請求項６のように、前記散気管の下部に、振れ止め部材が取付けられている構成とすることができる。
【００１５】
請求項７のように、前記振れ止め部材は、略等角度間隔で少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有する構成とすることができる。
【００１６】
請求項８のように、前記振れ止め部材の下部に、前記浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトが連結されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、散気管の複数箇所に振れ止め用ロープの一端部を連結し、各振れ止め用ロープは、台船上の転向部材で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイトを連結したものである。
【００１８】
したがって、カウンターウェイトを付けた振れ止め用ロープで散気管を複数方向から略均等に引っ張ることで、散気管が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが抑制されるようになる。この結果、散気管から安定した曝気循環流を発生させることができる。
【００１９】
請求項２によれば、散気管には、散気用空気が供給されるので浮力が発生することから、浮き上がり防止用ウェイトを設けることで、散気管の浮き上がりを防止することができる。なお、散気管自体の重量を増加させて浮き上がりを防止できれば、浮き上がり防止用ウェイトを不要とすることが可能である。
【００２０】
請求項３によれば、散気管を台船の上方に持ち上げて、係止部材で持ち上げ位置に一時係止できるから、散気管の保守点検が台船の上で容易に行えるようになる。また、散気管は係止部材で持ち上げ位置に一時係止されるから、散気管の点検中に、昇降機にブレーキをかける必要もなくなる。さらに、散気管から昇降用ロープを取り外すこともできるから、昇降用ロープや昇降機の保守点検や交換等も安全かつ容易に行えるようになる。
【００２１】
請求項４によれば、係止部材をフック部材とすれば、散気管の略中心部分１箇所で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が簡単かつ迅速に行えるようになる。
【００２２】
請求項５によれば、係止部材を複数の載せ部材とすれば、散気管を載せて安定した状態で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が簡単かつ迅速に行えるようになる。
【００２３】
請求項６によれば、振れ止め用ロープで散気管を引っ張る構成に加えて、散気管の下部に振れ止め部材を取付けたから、この振れ止め部材が大きな抵抗となって、散気管が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが、より抑制されるようになる。
【００２４】
また、散気管の横揺れが抑制されるから、振れ止め用ロープにブレーキをかける必要がなくなるので、振れ止め用ロープの電磁ブレーキ（電気品）を廃止できる。そのため、電気品である台船の電気品は昇降機（ウィンチ）だけとなるから、ソーラ発電や風力発電（またはこれらの組み合わせ）のようなクリーンエネルギーを台船に搭載することが可能となる。この場合、昇降機はリモコンで遠隔操作可能であるから、電気供給用ケーブルの敷設のための手間とコストが不要となり、長いケーブルに起因する電気品の誤作動の発生もなくなる。
【００２５】
請求項７によれば、振れ止め部材に少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有すれば、あらゆる方向からの水流や振動であっても横揺れを抑制することができる。また、構造はきわめて簡単でコスト安であり、故障も無く、既存の装置にも僅かに改造するだけで適用することができる。
【００２６】
請求項８によれば、振れ止め部材に、浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトを連結することで、特に運転初期の振れの発生も効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第１実施形態の昇降式曝気循環装置の全体側面図である。
【図２】図１の台船であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】第１実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。
【図４】フック部材を備えた第１実施形態の昇降式曝気循環装置であり、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図、（ｃ）は被係止部材部分の拡大図である。
【図５】係止用ロープを付けた散気管の側面図である。
【図６】載せ部材を備えた第１実施形態の昇降式曝気循環装置であり、（ａ）は要部側面図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図７】図６の載せ部材であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図８】本発明に係る第２実施形態の昇降式曝気循環装置の要部側面図である。
【図９】散気管であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は要部断面側面図である。
【図１０】（ａ）は実験１の実験装置の略画図、（ｂ）は実験１のカウンターウェイトの重量と散気管の振れ幅との関係を示すグラフ、（ｃ）は実験１のカウンターウェイトの重量と散気管の振れ停止時間との関係を示すグラフである。
【図１１】実験２の実験装置の略画図である。
【図１２】（ａ）は実験２の各タイプにおける散気管の振れ幅の関係を示すグラフ、（ｂ）は実験２の各タイプにおける散気管の振れ停止時間の関係を示すグラフ、（ｃ）は実験２の各タイプにおける散気管の到達時間の関係を示すグラフである。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ振れ止め羽根部の変形例の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、第１実施形態の昇降式曝気循環装置の全体側面図である。図２は、図１の台船であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。図３は、第１実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、平面視で略正三角状の台船１を設け、この台船１を頂点部分の下部にそれぞれ取付けたフロート２で水上に浮かばせるようにしている。
【００３０】
台船１の中央部分に略六角形の穴１ａを形成し、台船１の上には、穴１ａの真上に位置するフレーム状の骨組み体である構造体３を構築している。また、台船１の上の周囲には、台船１上の作業者のための安全柵３２を設けている。
【００３１】
台船１の上には、昇降機（ウィンチ）４を設置して、この昇降機４の昇降用ロープ５で構造体３の上位置のシーブ３ａを介して散気管６を吊り下げ、この散気管６を穴１ａから水中に昇降可能に垂れ下がらせている。
【００３２】
散気管６は、図９（ａ）（ｂ）に詳細に示すように、中空のパイプをリング状に丸めて、その上部に多数の散気孔６ａを円周上略等角度間隔で形成したものである。また、散気管６の中央部には中空ボックス１５が設けられ、この中空ボックス１５と散気管６とが円周上３等分位置のパイプ１６で連結されている。
【００３３】
中空ボックス１５の上部には、昇降機４の昇降用ロープ５の下端部を連結する連結金具１５ａが着脱可能に取付けられるとともに、散気管６の外周部には、パイプ１６の連結位置に対応して、後述する振れ止め用ロープ７の一端部を連結する連結金具６ｂが取付けられている。
【００３４】
中空ボックス１５の下部には、中空パイプ１５ｂが連結され、この中空パイプ１５ｂの内部には、中空ボックス１５に空気を導入する導入パイプ１５ｃが連結されている。この導入パイプ１５ｃには、陸上の管理棟１１（図１参照）からの空気供給チューブ１７が接続されている。なお、第１実施形態では、図９で示した中空パイプ１５ｂと導入パイプ１５ｃとの間の空間に、散気管６の浮き上がり防止用ウェイト３３が収納されている。また、第１実施形態では、図９に図示されている振れ止め部材１８（後述）は特に設ける必要はない。
【００３５】
そして、昇降機４による昇降用ロープ５の巻き取り・巻き戻しによって、散気管６の水中での深度を自由に変更する一方、散気管６を穴１ａから台船１の上方に持ち上げることにより（図３の二点鎖線ａ参照）、保守点検等が行えるようにしている。なお、散気管６を台船１の上方に持ち上げて一時係止する構造については後で説明する。
【００３６】
この散気管６は、１本の昇降用ロープ５で水中に垂れ下がらせるだけであると、水流の影響で散気管６が不安定に横揺れするので、散気管６から安定した曝気循環流を発生させることができない。
【００３７】
そこで、散気管６に、略等角度間隔（本例では１２０°）の三箇所の位置に振れ止め用ロープ７の一端部を連結するとともに、各振れ止め用ロープ７は、台船上のシーブ（転向部材）８で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結している。
【００３８】
そして、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で三方向から散気管６を均等に引っ張ることで、散気管６が水流の影響で横揺れしないようにしている。なお、振れ止め用ロープ７に代えて振れ止め用チェーンを用いることができ、この場合には、シーブ８に代えてスプロケットホイール（転向部材）を用いることになる。
【００３９】
第１実施形態は、散気管６の複数箇所に振れ止め用ロープ７の一端部を連結し、各振れ止め用ロープ７は、台船１上のシーブ８で水中に折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結したものである。
【００４０】
したがって、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を複数方向から略均等に引っ張ることで、散気管６が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが抑制されるようになる。この結果、散気管６から安定した曝気循環流を発生させることができる。
【００４１】
なお、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を引っ張るのは、振れ止め用ロープ７を散気管６の昇降に追従させる必要があるためである。なおまた、昇降用ロープ５は、必ずしもロープに限らず、チェーンのような牽引具であってもよい。
【００４２】
また、散気管６には、散気用空気が供給されるので浮力が発生することから、浮き上がり防止用ウェイト３３を設けることで、散気管６の浮き上がりを防止することができる。なお、散気管６自体の重量を増加させて浮き上がりを防止できれば、浮き上がり防止用ウェイト３３を不要とすることが可能である。
【００４３】
次に、散気管６を台船１の上方に持ち上げて一時係止する構造について説明する。図４，５は、揺動式フック部材（係止部材）３４の実施形態、図６，７は、回転式載せ部材（係止部材）３５の実施形態である。
【００４４】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、台船１の上の構造体３には、昇降機４の昇降用ロープ５で水中から台船１の上方に持ち上げられた散気管６の略中心部分を係止して、持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材であるフック部材３４が設けられている。
【００４５】
具体的には、散気管６の略中心部分である中空ボックス１５の上部には、図４（ｃ）のように、逆Ｕ字状の被係止部材３６が固定され、この被係止部材３６の上部に、昇降機４の昇降用ロープ５の下端部を連結する連結金具１５ａが取付けられている。
【００４６】
また、構造体３には、散気管６の被係止部材３６を係止するフック部材３４が支軸３７で左右揺動可能に取付けられている。
【００４７】
フック部材３４は、常時は、二点鎖線で示す位置に揺動された状態で、係止ピン３８（図５参照）で保持されることにより、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際の邪魔にならないようにしている。
【００４８】
そして、散気管６が台船１の上方に持ち上げられた後、係止ピン３８による仮係止を解除して、フック部材３４を実線の位置に揺動させて、フック部材３４で散気管６の被係止部材３６を係止する。これにより、散気管６は持ち上げ位置に一時係止されるようになる。
【００４９】
このように、散気管６を台船１の上方に持ち上げて、フック部材３４で持ち上げ位置に一時係止できるから、散気管６の保守点検が台船１の上で容易に行えるようになる。
【００５０】
また、散気管６はフック部材３４で持ち上げ位置に一時係止されるから、散気管６の点検中に、昇降機４にブレーキをかける必要もなくなる。さらに、散気管６の連結金具１５ａから昇降用ロープ５の下端部を取り外すこともできるから、昇降用ロープ５や昇降機４の保守点検や交換等も安全かつ容易に行えるようになる。
【００５１】
因みに、散気管６を持ち上げ位置に一時係止するフック部材３４が無い場合には、浮き上がり防止用ウェイト３３を含めて約３５０Ｋｇ（後述）も有る散気管６を、持ち上げ位置から手動で横方向に押して揺動（スイング）させ、構造体３にロープで縛りつける等の非効率的な作業をすることで、持ち上げ位置に一時係止することが想定されていた。この点で、散気管６が不安定な状態での保守点検作業等が無くなるから、安全性が大幅に改善されるようになる。
【００５２】
また、係止部材をフック部材３４とすれば、散気管６の略中心部分１箇所で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が安全かつ簡単かつ迅速に行えるようになる。なお、フック部材３４は、揺動式に限るものではない。
【００５３】
図４では、散気管６の中空ボックス１５の上部に被係止部材３６を設けたが、図５に示すように、散気管６に３本の係止用ロープ３９の一端部を略等角度間隔（例えば１２０°）で連結し、この係止用ロープ３９の他端部を束ねる部分に被係止部材３６を設けることもできる。
【００５４】
図４および図５では、係止部材としてフック部材３４を用いたが、図６および図７に示すように、回転式載せ部材３５を用いることができる。
【００５５】
台船１の上の構造体３には、昇降機４の昇降用ロープ５で水中から台船１の上方に持ち上げられた散気管６の周辺部分を載せて係止して、持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材である複数の載せ部材３５が設けられている。
【００５６】
具体的には、散気管６は、構造体３から一部がはみ出した状態で持ち上げ位置に持ち上げられるようになっている。そのため、はみ出した部分では、構造体３の左右の２箇所のブラケット４０に、散気管６の周辺部分を載せて係止する、ストレート状の載せ部材３５（Ａ）が支軸４１でそれぞれ上下揺動可能に取付けられている。また、はみ出さない部分では、構造体３の１箇所のブラケット４０に、散気管６の周辺部分を載せて係止する、逆く字状の載せ部材３５（Ｂ）が支軸４１で上下揺動可能に取付けられている。
【００５７】
各載せ部材３５（Ａ，Ｂ）は、常時は、二点鎖線で示す位置に回転された状態で保持されることにより、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際の邪魔にならないようにしている。
【００５８】
そして、散気管６が台船１の上方に持ち上げられた後〔図６（ｂ）、図７（ｂ）の各二点鎖線ｆ参照〕、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を実線の位置に下向き回転させて、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）に散気管６の周辺部分を載せることで係止する。これにより、散気管６は持ち上げ位置に一時係止されるようになる。
【００５９】
なお、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる前に、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を予め実線の位置に回転させておくこともできる。この場合には、散気管６が台船１の上方に持ち上げられる際に、散気管６の周辺部分に当接することで、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）が僅かに上向きに回転され、散気管６の周辺部分から外れると、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）が自重で下向きに回転するようになる。これにより、散気管６を台船１の上方に持ち上げた状態で、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）を下向き回転させる手間を省くことができる。
【００６０】
このように、散気管６を台船１の上方に持ち上げて、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）で持ち上げ位置に一時係止できるから、前述のフック部材３４と同様に、散気管６の保守点検が台船１の上で容易に行えるようになる等の効果を得ることができる。
【００６１】
また、係止部材を複数の載せ部材３５（Ａ，Ｂ）とすれば、散気管６を載せて安定した状態で一時係止することができ、構造が簡単で、係止作業や係止解除作業が安全かつ迅速に行えるようになる。なお、載せ部材３５（Ａ，Ｂ）は、回転式に限るものではない。
【００６２】
図８は、第２実施形態の昇降式曝気循環装置の要部拡大側面図である。第１実施形態では、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で三方向から散気管６を引っ張ることで、散気管６の横揺れを抑制するようにしたものである。
【００６３】
ここで、散気管６の横揺れをより確実に抑制するために、シーブ８に電磁ブレーキ１３〔図２（ｂ）参照〕をそれぞれ連結することが考えられる。そして、散気管６の昇降時は電磁ブレーキ１３をオフし、散気管６の停止時は電磁ブレーキ１３をオンすることで、振れ止め用ロープ７にブレーキをかけるものである。
【００６４】
ところで、図１のように、台船１に昇降機４、３台の電磁ブレーキ１３、盤類等の電気品を設置する場合、電気品に電気供給のため、アンカーロープ１４とアンカー１２で固定した台船１に対して、ケーブル１０を陸上の管理棟１１から敷設することになる。
【００６５】
ところが、ケーブル１０を敷設する場合、手間とコストがかかるうえ、ケーブル長が長くなると、ケーブル自体がコンデンサ状態となって電気品の誤作動が発生しやすいので、これらを改善する必要がある。また、台船１上に設置した電気品は、容易に点検できないことから、出来る限り、電気品を減少させる方が望ましいので、これらも改善する必要がある。
【００６６】
そこで、図８および図９の第２実施形態のように、散気管６の下部に、中空パイプ１５ｂに跨って、平面視で円周上６等分位置に、６枚の矩形状振れ止め羽根部１８ａを有する振れ止め部材（振れ止め板）１８を溶接等で取付ける。この振れ止め羽根部１８ａは、略等角度間隔で少なくとも３枚以上あれば良い。
【００６７】
また、振れ止め部材１８の下部に、ロープ若しくはチェーン１９ａで浮き上がり防止用ウェイト３３を兼ねる振れ抑制用ウェイト１９を連結することもできる。この場合には、図８に二点鎖線で示すように、導入パイプ１５ｃの途中に空気供給チューブ１７を接続すればよい。また、振れ抑制用ウェイト１９は、振れ止め部材１８の中央下部の１箇所に限らず、各振れ止め羽根部１８ａの下部に均等な重さで連結することもできる。
【００６８】
実機では、散気管６の重量は約２００Ｋｇ、振れ抑制用ウェイト１９の重量は約１５０Ｋｇ、カウンターウェイト９の重量は１個当たり約５０Ｋｇ（３個の合計１５０Ｋｇ）とする。また、振れ抑制用ウェイト１９を連結していないタイプでは、浮き上がり防止用ウェイト３３を含めた散気管６の重量は約３５０Ｋｇとする。
【００６９】
次に、散気管６の重量や振れ止め部材１８付きの形状を決定するために行った実証実験を説明する。
【００７０】
図１０は〔実験１〕である。〔実験１〕では、散気管６とカウンターウェイト９の重量比を決定するための実験を行った。
【００７１】
実験装置としては、図１０（ａ）のように、散気管６を天井２６から２ｍ下の水槽２７の水中に昇降用ロープ５で吊り下げた。また、散気管６に３本の振れ止め用ロープ７の一端部を連結し、各振れ止め用ロープ７は、天井２６のシーブ８で折り返して、その他端部にカウンターウェイト９を連結した。
【００７２】
そして、散気管６を中立位置から５０ｃｍ（０．５ｍ）だけ強制的に移動させ（符号ｃ参照）、そこで離した場合の中立位置からの振れ幅Ｗの寸法および中立位置で停止するまでの時間を測定した。
【００７３】
なお、実験装置では、スケールは実機の１／１０としたことから、重量比は実機の１／１０００で行った。
【００７４】
図１０（ｂ）は、カウンターウェイト９の重量と散気管６の振れ幅との関係を示すグラフ、図１０（ｃ）は、カウンターウェイト９の重量と散気管６の振れ停止時間との関係を示すグラフである。
【００７５】
図１０（ｂ）のように、散気管６の振れ幅は、カウンターウェイト９の重量を大きくするほど、振れ幅が抑制されることが分かった。
【００７６】
図１０（ｃ）のように、散気管６の停止時間は、０．０５Ｋｇ（実機では５０Ｋｇ／１個…３個合計１５０ｋｇ）を超えると、停止までに時間がかかることが分かった。これは、カウンターウェイト９の重量が増えることで、これと比較すれば散気管６の重量が軽くなったことになるので、散気管６の安定性が減少したものと考えられる。
【００７７】
この結果、散気管６の重量０．３５Ｋｇ（実機では３５０Ｋｇ）に対して、カウンターウェイト９の重量は０．０５Ｋｇ（実機では５０Ｋｇ／１個…３個合計１５０ｋｇ）が最適である。
【００７８】
図１１および図１２は〔実験２〕である。〔実験２〕では、散気管６の振れ抑制用ウェイト１９の効果を把握するため、図１および図２の第１実施形態との比較受験を行った。
【００７９】
実験装置としては、図１０（ａ）に加えて、散気管６の側面にロープ２８の一端部を連結し、水槽２７内と天井２６のシーブ２９ａ，２９ｂで折り返して、その他端部にウェイト３０を連結した。
【００８０】
散気管６は、第１実施形態と同じ方式で電磁ブレーキ付きのものをタイプＡとし、電磁ブレーキ無しのものをタイプＢとした。
【００８１】
第２実施形態の内、振れ止め部材１８付き散気管６をタイプＣとし、振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９付き散気管６をタイプＤとした。
【００８２】
そして、〔実験１〕と同様に、散気管６を中立位置から５０ｃｍ（０．５ｍ）だけ強制的に移動させ（符号ｃ参照）、そこで離した場合の中立位置からの振れ幅Ｗの寸法および中立位置で停止するまでの時間を測定した。
【００８３】
また、散気管６を矢印ｄの方向にウェイト３０（０．０５Ｋｇ…実機では５０Ｋｇ）で引っ張り、２０ｃｍまでの到達時間を計測した。
【００８４】
図１２（ａ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の振れ幅の関係を示すグラフ、図１２（ｂ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の振れ停止時間の関係を示すグラフ、図１２（ｃ）は、各タイプＡ〜Ｄにおける散気管６の到達時間の関係を示すグラフである。
【００８５】
図１２（ａ）のように、散気管６の振れ幅は、タイプＡ，Ｂが大きく、タイプＣ，Ｄはいずれも振れ幅が抑制されることが分かった。
【００８６】
図１２（ｂ）のように、散気管６の停止時間は、タイプＡ，Ｂが長く、タイプＣ，Ｄはいずれも短いことが分かった。
【００８７】
図１２（ｃ）のように、散気管６の到達時間は、タイプＡ，Ｂが短く、タイプＣ，Ｄはいずれも長いことが分かった。これは、タイプＣでは振れ止め部材１８の影響、タイプＤでは振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９の影響で移動抵抗が大きくなっていることが分かった。すなわち、移動抵抗が大きいことは、散気管６が移動しにくい、つまり、横揺れしにくいことを意味している。
【００８８】
この結果、第２実施形態の内、振れ止め部材１８付き散気管６のタイプＣと、振れ止め部材１８・振れ抑制用ウェイト１９付き散気管６をタイプＤのいずれであっても横揺れしにくいことになる。
【００８９】
第２実施形態の昇降式曝気循環装置であれば、カウンターウェイト９を付けた振れ止め用ロープ７で散気管６を引っ張る構成に加えて、散気管６の下部に振れ止め部材１８を取付けたから、この振れ止め部材１８の各振れ止め羽根部１８ａが大きな抵抗となって、散気管６が水流や波浪等による振動の影響で横揺れすることが、より抑制されるようになる。
【００９０】
また、散気管６の横揺れが抑制されるから、振れ止め用ロープ７にブレーキをかける必要がなくなるので、振れ止め用ロープ７の電磁ブレーキ（電気品）１３を廃止できる。そのため、電気品である台船１の電気品は昇降機（ウィンチ）４だけとなるから、この電源として、図８のように、ソーラ発電パネル３１Ａや風力発電機３１Ｂ、またはこれらの組み合わせのようなクリーンエネルギーを台船１に搭載することが可能となる。この場合、昇降機４はリモコンで遠隔操作可能であるから、電気供給用ケーブルの敷設のための手間とコストが不要となり、長いケーブルに起因する電気品の誤作動の発生もなくなる。
【００９１】
また、振れ止め部材１８に少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部１８ａを有すれば、あらゆる方向からの水流や振動であっても横揺れを抑制することができる。また、構造はきわめて簡単でコスト安であり、故障も無く、既存の装置にも僅かに改造するだけで適用することができる。
【００９２】
さらに、振れ止め部材１８の下部に振れ抑制用ウェイト１９を連結することで、特に運転初期の振れの発生も効果的に防止することができる。
【００９３】
第２実施形態では、振れ止め部材１８として、振れ止め羽根部１８ａを有する振れ止め板の構成であったが、大きな抵抗が得られる構成であれば、振れ止め板に限られるものではなく、それ以外の構成でもよいことは言うまでもない。
【００９４】
また、第２実施形態の振れ止め羽根部１８ａは、矩形状であったが、例えば図１３（ｂ）のような三角形状、図１３（ｃ）のような逆三角形状であってもよい。このようにすれば、矩形状と比べて、水の抵抗を半減させることができる。
【００９５】
さらに、振れ止め羽根部１８ａには、図１３（ａ）のように、水を通して抵抗を調整するための多数の貫通孔１８ｃが形成されていてもよい。この貫通孔１８ｃの個数の増減で水の抵抗を調整することができる。
【符号の説明】
【００９６】
１ 台船
２ フロート
３ 構造体
４ 昇降機
５ 昇降用ロープ
６ 散気管
７ 振れ止め用ロープ
８ シーブ（転向部材）
９ カウンターウェイト
１８ 振れ止め部材
１８ａ 振れ止め羽根部
１９ 振れ抑制用ウェイト
３３ 浮き上がり防止用ウェイト
３４ フック部材（係止部材）
３５ 載せ部材（係止部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上に浮かぶ台船と、この台船上に設置された昇降機と、この昇降機の昇降用ロープで水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管とを備えた昇降式曝気循環装置において、
前記散気管に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープと、台船上に設置されて各振れ止め用ロープを水中に折り返す転向部材と、各振れ止め用ロープの他端部に連結されたカウンターウェイトとを備えていることを特徴とする昇降式曝気循環装置。
【請求項２】
前記散気管に、浮き上がり防止用ウェイトが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項３】
前記散気管は、昇降機の昇降用ロープで水中から台船の上方に持ち上げ可能であり、台船の上に、持ち上げられた散気管を持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項４】
前記係止部材は、散気管の略中心部分を係止するフック部材であることを特徴とする請求項３に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項５】
前記係止部材は、散気管の周辺部分を載せて係止する複数の載せ部材であることを特徴とする請求項３に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項６】
前記散気管の下部に、振れ止め部材が取付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項７】
前記振れ止め部材は、略等角度間隔で少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有することを特徴とする請求項６に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項８】
前記振れ止め部材の下部に、前記浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトが連結されていることを特徴とする請求項６または７に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項１】
水上に浮かぶ台船と、この台船上に設置された昇降機と、この昇降機の昇降用ロープで水中に昇降可能に垂れ下がらせた散気管とを備えた昇降式曝気循環装置において、
前記散気管に一端部がそれぞれ連結された複数本の振れ止め用ロープと、台船上に設置されて各振れ止め用ロープを水中に折り返す転向部材と、各振れ止め用ロープの他端部に連結されたカウンターウェイトとを備えていることを特徴とする昇降式曝気循環装置。
【請求項２】
前記散気管に、浮き上がり防止用ウェイトが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項３】
前記散気管は、昇降機の昇降用ロープで水中から台船の上方に持ち上げ可能であり、台船の上に、持ち上げられた散気管を持ち上げ位置に一時係止可能な係止部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項４】
前記係止部材は、散気管の略中心部分を係止するフック部材であることを特徴とする請求項３に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項５】
前記係止部材は、散気管の周辺部分を載せて係止する複数の載せ部材であることを特徴とする請求項３に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項６】
前記散気管の下部に、振れ止め部材が取付けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項７】
前記振れ止め部材は、略等角度間隔で少なくとも３枚以上の振れ止め羽根部を有することを特徴とする請求項６に記載の昇降式曝気循環装置。
【請求項８】
前記振れ止め部材の下部に、前記浮き上がり防止用ウェイトを兼ねる振れ抑制用ウェイトが連結されていることを特徴とする請求項６または７に記載の昇降式曝気循環装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１１−１４３３９８（Ｐ２０１１−１４３３９８Ａ）
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３８２３９（Ｐ２０１０−３８２３９）
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【特許番号】特許第４６４８９９０号（Ｐ４６４８９９０）
【特許公報発行日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（５９１０７３３３７）株式会社丸島アクアシステム (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月２８日（２０１１．７．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２４日（２０１０．２．２４）
【特許番号】特許第４６４８９９０号（Ｐ４６４８９９０）
【特許公報発行日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（５９１０７３３３７）株式会社丸島アクアシステム (58)
【Ｆターム（参考）】
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